關於此實驗
使用透明的結晶容器比較冷卻和蒸發。兩者都可能減少保持溶解狀態的溶質數量，但改變的條件不同。本實驗採用一個針對示例材料明確給出的線性溶解度模型，因此無須依賴未明確說明的經驗資料表，就能核驗所有晶體質量預測。
學習目標
- 在水的質量保持不變時冷卻溶液，然後在溫度保持不變時蒸發水，以回收溶質。請檢查溶質物料衡算。
- 使用裝置的直接控制、數值讀數和可重複的試驗來檢驗預測。
- 說明包含了哪些物理效應，以及哪些效應是刻意排除的。
使用方法
- 1在100 g水中加入40 g溶質，從80 °C開始。確認溶質可以全部溶解。
- 2不蒸發水，將溫度冷卻至20 °C。記錄晶體質量和已溶解溶質的質量。
- 3恢復至80 °C，並蒸發40%的水。與冷卻的情況進行比較。
- 4對於每次試驗，將已溶解的溶質質量與晶體質量相加。解釋為什麼即使溶液總質量減少，這個總和仍保持不變。
模型
假設
- 此材料是一種用於說明的理想溶質，並非針對某種特定化學物質擬合的模型。溶解度隨溫度線性上升：在20 °C時，每100 g水可溶解20 g；在80 °C時，每100 g水可溶解50 g。
- 固液平衡立即建立，且有晶種可用。不考慮過飽和、成核延遲、晶體尺寸分布和潛熱。
- 只有水會蒸發。溶質不揮發，所有固態和溶解態的溶質都留在容器中。晶體圖示用於說明質量，並非按分子計數。
在課堂上試試這個實驗
- Q1為什麼晶體質量會增加，而溶質總質量保持不變？
- Q2在這個模型中，要使 40 g 溶質保持剛好溶解的狀態，在 80 度時必須留下多少水？
常見問題
這是實測的硝酸鉀數據嗎？
不是。溶解度定律是一個明確設定的示例模型。實際材料需要各自實測的溶解度曲線。
為什麼溶解容量降低時晶體會立即出現？
此模型假設系統處於平衡狀態且已有晶種。它不預測成核時間或生長動力學。